中國石化鎮(zhèn)海煉化分公司消防支隊葉曙鳴 朱勝高
1 引言
外浮頂罐遭雷擊或因硫化亞鐵自燃起火事故屢有發(fā)生，盡管外浮頂油罐發(fā)生全面積敞口火災(zāi)的幾率不大，但一旦發(fā)生撲救難度較大，特別是大型原油罐火災(zāi)持續(xù)時間長容易發(fā)生沸溢，造成惡性事故。外浮頂火災(zāi)初期著火部位一般都是圍堰的密封圈，只要戰(zhàn)術(shù)合理，很容易把火勢消滅在初起階段，但是處置不當(dāng)，也會使火勢快速發(fā)展蔓延；如果在撲救過程中把大量的泡沬傾注到浮盤上，會引起浮盤傾斜甚至下沉，將會使火情惡化，難以控制，給撲救帶來極大困難。所以正確分析油罐火情，掌握油罐火災(zāi)發(fā)展的規(guī)律及特點，對提高滅火撲救技術(shù)，達(dá)到快速滅火目的具有重要意義。
2 外浮頂油罐基本構(gòu)造
外浮頂油罐是目前國內(nèi)外大型油罐中最常用的一種結(jié)構(gòu)形式，主要用于儲存原油、汽油及柴油等介質(zhì)。由于近年來大型固定頂技術(shù)和內(nèi)浮頂技術(shù)的發(fā)展，汽油、航空煤油儲罐大多數(shù)采用內(nèi)浮頂或拱頂油罐結(jié)構(gòu)。新建外浮頂油罐幾乎都用于儲存原油。目前常用的浮頂結(jié)構(gòu)是雙盤式和單盤式。外浮頂油罐一般包括底板、浮船、轉(zhuǎn)動扶梯、加熱器等，詳見圖1。
外浮頂油罐常見容積從幾百到幾萬立方米，目前國內(nèi)最大的外浮頂原油罐達(dá)15萬立方米。
1—抗風(fēng)圈；2—加強圈；3—包邊角鋼；4—泡沫消防擋板；5—轉(zhuǎn)動扶梯；6－密封圈；7—加熱器；8—量油管；9—底板；10—浮頂立柱；11—排水折管；12—浮船；13—單盤板。
圖1 外浮頂油罐結(jié)構(gòu)示意圖
3 油品燃燒特性及風(fēng)險分析
由于外浮頂油罐儲存的介質(zhì)大都為易燃、可燃的石化化工產(chǎn)品，因明火、靜電、自燃或雷電均可引發(fā)火災(zāi)。外浮頂油罐火災(zāi)的基本類型可分為：只燃燒不爆炸、只爆炸不燃燒、先爆炸后燃燒、先燃燒后爆炸、連續(xù)性爆炸、沸溢噴濺性燃燒等。外浮頂油罐火災(zāi)燃燒形式分為：密封圈局部燃燒、密封圈燃燒、浮盤傾斜燃燒、浮盤下沉敞開式燃燒、油品外溢流散形燃燒、立體型燃燒。
3.1 油品燃燒特性
1）燃燒溫度：油罐發(fā)生火災(zāi)，溫度可達(dá)到1050～1400℃，油罐罐壁溫度可達(dá)到1000℃；
2）火焰高度與油罐直徑及風(fēng)力有關(guān)：油罐直徑越小，火焰高度相對較高。6m以下罐徑火焰高度一般采用3D，6m以上罐徑火焰高度一般為1.5D。無風(fēng)情況下，火焰呈錐形，錐形底面積等于罐的橫截面積，隨著風(fēng)力增大，火焰高度隨之降低，但火焰寬度且大幅增加。錐形火焰受風(fēng)力影響產(chǎn)生一傾斜角，傾斜角隨著風(fēng)力增大而增大。在無風(fēng)情況下，傾斜角為0～15°，當(dāng)風(fēng)速大于等于4m／s時，則傾斜角為60～70°；
3）油罐火災(zāi)的燃燒速度與油罐的直徑有關(guān)：液體的初始油度越高，燃燒的質(zhì)量速度越快，火焰的熱輻射能力越強，燃燒的速度越快；高液位燃燒速度大于低液位的燃燒速度；隨著直徑的增加而燃燒速度加快；
4）熱輻射：受氣流影響，輻射線強度呈梨形指向下風(fēng)方向，在等距離范圍內(nèi)下風(fēng)方向溫度最高，約為上風(fēng)方向的2~3倍以上；沸溢導(dǎo)致燃燒火焰的直徑和高度明顯增大，沸溢時火焰平均熱輻射強度是沸溢前的2.5~3倍；
5）油品的熱波特性：由于重組分的下沉速度遠(yuǎn)大于油品的燃燒速度，隨著燃燒時間的增長，在原油中形成了一個以一定速度向下推進的溫度大致不變的熱油層又稱熱波層，熱油層溫度稱為穩(wěn)定高溫層溫度；
6）沸溢噴濺現(xiàn)象：重質(zhì)油品（如原油、重柴油、渣油、蠟油、瀝青、潤滑油等）在燃燒中低沸點組分首先蒸發(fā)并燃燒，由于油品的熱波特性，溫度不斷下傳，加熱的液層越來越厚；油品含有水份或滅火時向罐內(nèi)射了水（混合液），水被加熱到沸點汽化，體積擴大1720倍，以高壓向外沖擊，形成沸溢噴濺現(xiàn)象。在一次油罐火災(zāi)撲救中，沸溢現(xiàn)象可能會重復(fù)發(fā)生多次。一般燃燒1個小時后，油罐就會出現(xiàn)沸溢現(xiàn)象。
3.2 風(fēng)險
由于油罐往往儲存有大量的易燃可燃介質(zhì)，如火災(zāi)發(fā)現(xiàn)或處置不及時，導(dǎo)致火災(zāi)燃燒時間過長，勢必對罐體及附屬設(shè)施造成破壞，存在介質(zhì)外溢形成流淌火等風(fēng)險。鑒于外浮頂油罐較多用于儲存原油等重質(zhì)油品，因而油品沸溢的是不容忽視的風(fēng)險。重質(zhì)油品具有較高的沸點和較大的粘度，水沸騰汽化被油薄膜包圍形成油泡沫，大量油泡沫從罐內(nèi)沸溢而出，范圍是罐徑的十倍以上，面積可達(dá)幾千平方米，形成大面積燃燒，造成事故擴大，同時給現(xiàn)場搶險人員帶來極大的安全風(fēng)險。
4 外浮頂油罐火災(zāi)滅火方法
4.1 滅火戰(zhàn)術(shù)原則
對外浮頂油罐火災(zāi)應(yīng)堅持統(tǒng)一指揮，統(tǒng)一行動，準(zhǔn)確迅速，集中兵力，速戰(zhàn)速決打殲滅戰(zhàn)。
1）第一時間調(diào)集兵力，以充分的準(zhǔn)備，準(zhǔn)確迅速的戰(zhàn)斗行動和有效措施，達(dá)到快速滅火目的；
2）進行火情偵察，準(zhǔn)確掌握火場全面情況，擬定滅火方案，是掌握火場主動，殲滅火災(zāi)的一項關(guān)鍵工作；
3）第一時間控制火勢，就是集中兵力，抓住戰(zhàn)機，包圍火點，在短時間內(nèi)奪取滅火戰(zhàn)斗的勝利；
4）堅持固定設(shè)施優(yōu)先，移動力量配合，根據(jù)實際情況，采取必要的工藝措施，力爭將火勢消滅在初起階段；
5）當(dāng)滅火力量不能滿足滅火需要且鄰近油罐受到火勢威脅時，應(yīng)先把主要兵力投入到冷卻保護鄰近油罐上，對鄰罐及地面區(qū)域進行泡沬覆蓋保護，預(yù)防火勢蔓延；
6）保證火場不間斷供水和備足滅火藥劑，合理分配水源，優(yōu)化用水方案，確保總攻滅火時間的持續(xù)性。
4.2 滅火行動程序
先上風(fēng)、后下風(fēng)；先外圍、后中間；先地面、后油罐；只滅火、不冷卻；邊冷卻、邊滅火；先冷卻、后滅火。
4.3 滅火方法
1）火情偵察
a) 固定式、半固定式滅火設(shè)施是否還完好，是否可以登罐設(shè)移動炮和泡沬槍陣地，是否需要架設(shè)泡沫鉤管；
b) 著火油罐的破壞狀況，鄰罐、尤其是下風(fēng)方向油罐受火勢威脅情況；
c) 著火油罐和鄰罐的直徑、間距、儲存油品的種類、數(shù)量和液位高度（著火罐液位以上變色，液位以下不變色）；
d) 重質(zhì)油品的含水量，水墊層高度，有否沸溢、噴濺的可能，預(yù)測沸溢、噴濺發(fā)生的時間及可能造成的危害范圍；
e) 有無必要提高（注油）和降低液位（導(dǎo)油），防火堤是否需要加固，雨水溝切斷閥是否已關(guān)閉。
2）啟動固定滅火及噴淋設(shè)施
凡是設(shè)有固定滅火及噴淋冷卻設(shè)施的，應(yīng)迅速啟動投用，在實施滅火的同時對著火油罐和鄰近進行冷卻保護。
外浮頂火災(zāi)撲救案例：2007年5月24日下午，15時16分，某國儲公司油庫47＃油罐由雷擊造成長度為3.6m、4.4m兩處開裂口起火，二次密封燒毀長度為12.2m，開裂最大寬度為22cm，一次密封燒毀長度為18m，整個著火面積為15.3m2。15時18分，消防隊接到報警后，出動了兩臺消防車（共12人）于15時21分30秒趕到了火災(zāi)現(xiàn)場，15時25分30秒火勢被撲滅。這次火災(zāi)撲救，采用的是典型的“以固為主、固移結(jié)合”的戰(zhàn)術(shù)，整個滅火過程只有8分15秒。在這期間固定設(shè)施起到了關(guān)鍵作用，在15點17分45秒滅火系統(tǒng)啟動到15時20分39秒，第一裂口處火勢就己被撲滅。消防隊從接警出動到準(zhǔn)備出泡沬實施滅火，此時圍堰火勢已基本被撲滅，這也是由于當(dāng)班內(nèi)操發(fā)現(xiàn)火情早，固定滅火系統(tǒng)投入及時，抓住了滅火的最佳時機，以致于把火勢消滅在了初起階段。
3）冷卻降溫、預(yù)防爆炸
在滅火力量充足的情況下，對著火罐和鄰近罐采用移動力進行冷卻保護（有保溫層或有噴淋設(shè)施的鄰罐可以不考慮），一般情況下，冷卻著火罐的供水強度為0.6～0.8L／s·m。即每秒需用冷卻水量為0.8升×油罐周長。通常一支19mm水槍，充實水柱為15m，能控制油罐的周長10m左右，對低液位的著火罐要增加冷卻水槍支數(shù)，控制油罐的周長降至6～8m左右鄰近罐冷卻水的強度一般為0.35～0.7L/S·m，按油罐半個周長計算，即每秒需要冷卻水0.7升×1/2油罐周長，也可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況采用自動搖擺炮、移動炮來進行冷卻。
4）登罐強攻，槍炮結(jié)合
用手提式干粉滅火器和覆蓋物（浸濕的毛氈、石棉布、麻袋、棉被等），從上風(fēng)方向接近火點，嚴(yán)密蓋住火焰，噴射干粉窒息滅火，對初起火災(zāi)效果最佳；
抓住時機，以快制快，充分利用外浮頂油罐的特點，抓住火災(zāi)初起階段燃燒面積小、溫度不高、火勢較弱的有利時機，在條件允許的情況下登罐強攻。利用半固定消防豎管在平臺或浮盤上出泡沬槍進行滅火，也可以同時采用垂直鋪設(shè)水帶的方法，在罐頂增加泡沬槍或移動炮。采用遠(yuǎn)炮近槍戰(zhàn)術(shù)，以最快的滅火行動，迅速控制火勢，取得火災(zāi)撲救的戰(zhàn)術(shù)性勝利。
火災(zāi)撲救案例：1998年7月13日15時19分，某煉化企業(yè)5000m3石腦油罐由于硫化亞鐵自燃引起火災(zāi)，著火周長為圍堰的71m。消防隊在接到報警后，調(diào)集了責(zé)任中隊和增援中隊7臺消防車先后在15時23分趕到現(xiàn)場，利用半固定消防豎管向罐內(nèi)注入泡沬滅火，同時，出泡沬鉤管對盤梯口火勢進行了壓制，15時40分，火勢被撲滅。此次滅火共用了21分鐘，采取的戰(zhàn)術(shù)正確，整個戰(zhàn)斗展開有序、以快制勝，為把火災(zāi)消滅在初起階段贏得了寶貴的時間。
5）工藝配合、各顯其能
油罐罐蓋塌陷起火，浮頂塌入罐內(nèi)，部分在液面上，部分在液面下。液面敞露部分燃燒猛烈，罐蓋遮住部分火焰微弱，泡沫打不進去。這時可采取注水（油）提高液位的辦法，消除隱蔽火焰，然后再向液面上噴射泡沫滅火，不能提高液位的，要發(fā)揮移動炮的靈活性的優(yōu)點調(diào)整最佳角度和用高噴車舉高向著火罐蓋縫隙上方的罐壁噴射泡沬滅火；當(dāng)油罐浮盤下沉，形成敞開式穩(wěn)定燃燒后，應(yīng)在上風(fēng)和側(cè)上風(fēng)方向選擇合適進攻位置，使用高架炮、車載炮、移動炮，高噴車和泡沬鉤管等裝備集中向著火罐內(nèi)噴射泡沬，如果液位太低撲救有困難時，可在上風(fēng)方向距液面50－80cm處罐壁上開洞（技術(shù)含量要求較高，實施起來有一定因難，還要切合現(xiàn)場實際情況），向罐內(nèi)噴射泡沬滅火。
6）積極防御、等待時機
油罐呈敞開式燃燒且燃燒猛烈情況下，在滅火力量不足以殲滅火災(zāi)時，就要積極冷卻防御，為增援隊伍的到達(dá)創(chuàng)造滅火戰(zhàn)機。向鄰近罐注入泡沬保護，對地面區(qū)域噴灑泡沬進行覆蓋，防止火勢蔓延，根據(jù)現(xiàn)有力量按先鄰近罐后著火罐的次序進行冷卻保護。對大面積的油罐流淌火，應(yīng)迅速組織人員關(guān)閉防火堤雨水閥，筑堤攔壩、阻止油品外流，在防止火勢蔓的基礎(chǔ)上，對燃燒區(qū)域進行穿插分割，四面合圍、逐片消滅。堤內(nèi)火撲滅后，消防員不要盲目進入高溫?zé)嵊椭校乐範(fàn)C傷，防火堤內(nèi)的油品對火災(zāi)撲救有產(chǎn)生影響的，應(yīng)利用溝渠排至空曠安全的區(qū)域，并派人嚴(yán)密監(jiān)護。
油庫火災(zāi)撲救案例：2001年9月1日，凌晨4時30分，某油庫在倒油過程中，汽油從油罐內(nèi)外溢，揮發(fā)的可燃?xì)怏w遇汽車發(fā)動機產(chǎn)生的火花起火。著火過程中引起8個油罐共3200m3的柴油和汽油罐發(fā)生爆炸，由于著火罐的四面毗鄰方向有油庫、加油站、液化氣站、鐵路油槽車、汽車油槽車，如果措施不當(dāng)一旦發(fā)生爆炸造成火勢蔓延，那后果不甚設(shè)想。針對現(xiàn)場實際情況，火場總指揮以“積極防御，控制延蔓、等待時機、一舉殲滅”為指導(dǎo)思想，先后調(diào)集了三個消防隊和四個消防支隊的滅火力量。采取對著火鄰近罐進行積極冷卻保護、轉(zhuǎn)移油槽車、引導(dǎo)人員疏散、加固防火提、切斷鄰近區(qū)域電源、氣源等各項有效措施，預(yù)防事態(tài)的進一步惡化。經(jīng)過連續(xù)9個多小時的奮戰(zhàn)，趁火勢燃燒進入哀弱階段時，現(xiàn)場總指揮抓住戰(zhàn)機，果斷組織力量實施總攻，最終將大火撲滅。這個火災(zāi)案例其實也可說是一個“丟卒保車”的戰(zhàn)例，在整個戰(zhàn)斗過程中指揮員大局感強、戰(zhàn)術(shù)運用靈活，采用積極防御、確保重點，兼顧一般、協(xié)同配合，引導(dǎo)疏散、抓住時機、一舉殲滅的滅火戰(zhàn)術(shù)，以最小的代價換來了一方的平安。
7）調(diào)集力量，主動進攻
撲救油罐火災(zāi)，一味的采取防御是沒有成效的，解決不了最根本的問題，應(yīng)當(dāng)把主攻滅火意識放到第一位，把有限的水源都集中投入到滅火中去，消滅火災(zāi)才是真正的目的。要把主要精力投入到滅火力量和滅火藥劑的調(diào)集中來。根據(jù)油罐大小和已知的現(xiàn)場情況，按1︰2的比例迅速調(diào)集相鄰消防力量，按1︰8的要求調(diào)運滅火藥劑。在調(diào)集消防車輛時要以大功率泡沫車和舉高消防車為主，以利于適應(yīng)油罐火災(zāi)撲救的需要 ，要始終貫穿于火場的不斷偵察和研究，制定最佳的滅火方案，一旦備足力量，待時機成熟后，同時集中發(fā)起進攻，一舉殲滅火災(zāi)，決不能另打碎敲，既浪費滅火藥劑，又造成火災(zāi)撲救陷入被動的局面。
油罐火災(zāi)撲救案例：在2001年6月7－8日，位于美國新奧爾良西部奧里昂煉油廠一個直徑82m、高10m，50000m3的開方式無鉛汽油浮頂罐被閃電擊中起火。威廉姆斯危險物質(zhì)火災(zāi)控制公司在13：45接到報警求助，14：00開始調(diào)集人員、設(shè)備及泡沬，于01：32開始滅火，其中間裝備及滅火藥劑的調(diào)集就整整花費了11個小時47分鐘。所以撲救油罐火災(zāi)時，在請求力量增援的同時應(yīng)考慮到對滅火劑的調(diào)集，以保證總攻時間的持續(xù)性。
8）泡沬冷卻，視機殲滅
對敞開式油罐燃燒火災(zāi)，應(yīng)選擇在上風(fēng)方向進攻有利位置布置主攻力量，采用遠(yuǎn)射程車載炮、移動炮、高噴車向整個燃油表面用泡沬進行噴射，對高溫油面進行冷卻，逐漸降低整個燃油表面的溫度，以發(fā)揮泡沬最佳的滅火效果（當(dāng)油品的溫度降到147℃以下后，泡沫層才能在燃燒液面上推進，油品溫度降至98℃以下時，泡沫蒸發(fā)才逐漸減少）。冷卻期間要注意觀察火勢的燃燒情況，尋找最佳的滅火點（既燃燒最充分火勢最猛烈部位），視時機集中滅火力量發(fā)起總攻，用大流量的泡沬集中對火勢進行壓制，在油面上形成一個或兩個泡沬落點持續(xù)向四面擴散，逐漸完成對整個油平面的覆蓋，從而達(dá)到滅火目的。
油罐火災(zāi)撲救案例：在2001年6月8日，威廉姆斯危險物質(zhì)火災(zāi)控制公司在撲救美國奧里昂煉油廠50000m3無鉛汽油浮頂罐火災(zāi)中，用一門約505升/秒（混合液）及一門約252升/秒（混合液）的移動泡沬炮，用時65分鐘就成功撲滅火勢，消耗3%型輕水泡沬液約105990升（約106噸）。
從以上數(shù)據(jù)中可以看出，大流量、遠(yuǎn)射程的滅火工具及高質(zhì)量的滅火劑在火災(zāi)撲救中滅火效率高，優(yōu)勢體現(xiàn)明顯。根據(jù)我們目前企業(yè)消防裝備配置狀況來看一般都以大功率消防車為主，雖然在裝備上基本能達(dá)到滅火需求，但是由于受道路、環(huán)境等因素限制，出現(xiàn)進攻點位較多、攻擊力不夠集中，給滅火效率帶來了一定的影響，所以在油罐火災(zāi)撲救中指揮員應(yīng)合理調(diào)集車輌，充分發(fā)揮大功率消防車的作用，選擇最佳進攻的位置，一旦時機成熟齊中火力對火勢進行打擊，以達(dá)到最佳滅火效果。
9）優(yōu)化兵力分配，全面控制，逐個消滅
在多罐同時發(fā)生著火的情況下，應(yīng)按照先鄰近罐后著火罐，先下風(fēng)后上風(fēng)的原則，盡最大努力冷卻受到火勢威脅的鄰近罐，確保鄰近罐的安全，以防止火勢的擴大蔓延，在力量有余的情況下，同時對著火罐進行冷卻保護，對著火罐的冷卻一定要均勻，以免罐壁溫差過大，引起油罐變形、塌陷，如果出現(xiàn)受風(fēng)力、高溫等惡劣因素使消防隊員無法靠近的情況，應(yīng)該把重點放在對鄰近罐的冷卻保護上；在滅火力量不足時，按先上風(fēng)后下風(fēng)的原則逐個進行撲救。若力量足夠，則可按力量分組同時實施撲救。
10）消滅殘火，預(yù)防復(fù)燃
油罐火災(zāi)撲滅后，應(yīng)繼續(xù)向罐內(nèi)噴灑一定數(shù)量的泡沬，以徹底清除隱藏在各個死角的殘火、暗火。不留火險隱患，以致于引起復(fù)燃為止。不僅應(yīng)在罐內(nèi)液面上保持泡沬覆蓋層，還需對油罐繼續(xù)冷卻降溫，直至罐壁溫度降到低于油品的自燃點，達(dá)到常溫以預(yù)防油品復(fù)燃，
4.4 注意事項
1）消防車應(yīng)盡量停在上風(fēng)或側(cè)風(fēng)方向，并與油罐至少保持40米以上的距離，要以能迅速撤離為前提，指定一名素質(zhì)好、經(jīng)驗豐富的同志負(fù)責(zé)觀察油罐燃燒現(xiàn)象，一旦發(fā)現(xiàn)沸溢噴濺征兆時，立即發(fā)出撤離通知。停水，卸下水帶，攜帶槍炮、分水器等，開車撤離現(xiàn)場；
2）一些石油產(chǎn)品，燃燒時會分解出硫化氫等有毒有害物質(zhì)，消防隊員在撲救中，特別是在下風(fēng)方向滅火的，必須穿戴相應(yīng)的防毒裝備，以策安全；
3）對著火罐的冷卻要均勻，不能留有空白點，以免冷卻不均勻，造成罐壁溫差過大反而導(dǎo)致油罐變形、塌陷，絕不允許把水流打入罐內(nèi)，以至發(fā)生沸溢噴濺。如果力量不夠，應(yīng)優(yōu)先考慮冷卻保護鄰近罐；
4）可以通過罐底的排水裝置排除罐底的水墊層，從而防止沸溢噴濺的發(fā)生。但是需要滅火人員冒著極大的危險靠近著火罐的罐底，操作起來需要較高的技術(shù)要求。
5）在罐內(nèi)液位較高的情況下，可采用工藝手段進行倒油，以防止沸溢的發(fā)生。倒油操作時，不得將罐底水墊層的水帶入熱油層；同時還要加強罐壁的水冷卻，并做好滅火準(zhǔn)備，當(dāng)發(fā)現(xiàn)火情異常時，應(yīng)立即停止倒油。
6）不得將高溫?zé)嵊偷瓜蚱渌凸蓿话阌凸薅加兴畨|層，如果倒油不慎，就會發(fā)生沸溢。